BAB IPENDAHULUAN

1. Latar belakang

Berawal tahun 1868 Friedrich Miescher (1844-1895) adalah orang yang mengawali

pengetahuan mengenai kimia dan inti sel. Pada tahun 1868, dilaboratorium Hoppe-Syler

di Tubingen, beliau memilih sel yang terdapat pada nanah bekas pembalut luka,

kemudian sel-sel tersebut dilarutkan dalam asam encer dan dengan cara ini diperoleh inti

sel yang masih terikat pada sejumlah protein. Dengan menambahkan enzim pemecah

protein ia dapat memperoleh inti sel saja dan dengan cara ekstraksi terhadap inti sel

diperoleh suatu zat yang larut dalam basa tetapi tidak larut dalam asam. kemudian zat ini

dinamakan ”nuclein” sekarang dikenal dengan nama nucleoprotein. Selanjutnya

dibuktikan bahwa asam nukleat merupakan salah satu senyawa pembentuk sel dan

jaringan normal.

Ada dua jenis asam nukleat yaitu DNA (deoxyribonucleic acid ) atau asam

deoksiribo nukleat dan RNA ( ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat. DNA oleh

seorang dokter muda Friedrich Miescher yang mempercayai bahwa rahasia kehidupan

dapat diungkapkan melalui penelitian kimia pada sel-sel.Sel yang dipilih oleh Friedrich

adalah sel yang terdapat pada nanah untuk dipelajari nyadan ia mendapatkan sel-sel

tersebut dari bekas pembalut luka yang diperolehnya dari dari ruang bedah. Asam

nukleat terdapat dalam semua sel dan memiliki peranan yang sangat penting dalam

biosintesis protein. Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada umumnya

terikatpada protein yang mempunyai sifat basa, misalnya DNA dalam inti sel terikat

padahiston. Senyawa gabungan antara asam nukleat dengan protein ini disebut

nukleoprotein. Molekul asam nukleat merupakan suatu polimer seperti protein, tetapi

yang menjadi monomer bukan asam amino, melainkan nukleotida.

2. Tujuan

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

Friedrich Miescher (1844-1895) adalah orang yang mengawali pengetahuan mengenai

kimia dan inti sel. Pada tahun 1868, dilaboratorium Hoppe-Syler di Tubingen, beliau memilih

sel yang terdapat pada nanah bekas pembalut luka, kemudian sel-sel tersebut dilarutkan

dalam asam encer dan dengan cara ini diperoleh inti sel yang masih terikat pada sejumlah

protein. Dengan menambahkan enzim pemecah protein ia dapat memperoleh inti sel saja dan

dengan cara ekstraksi terhadap inti sel diperoleh suatu zat yang larut dalam basa tetapi tidak

larut dalam asam. kemudian zat ini dinamakan “nuclein” sekarang dikenal dengan nama

nucleoprotein.

Asam nukleat merupakan salah satu senyawa pembentuk sel dan jaringan

normal.Beberapa fungsi penting asam nukleat adalah menyimpan, menstransmisi, dan

mentranslasi informasi genetik; metabolisme antara(intermediary metabolism) dan reaksi-

reaksi informasi energi; koenzim pembawa energi; koenzim pemindah asam asetat, zat gula,

senyawa amino dan biomolekul lainnya; koenzim reaksi oksidasi reduksi. Asam nukleat

dalam sel ada dua jenis yaitu DNA (deoxyribonucleic acid ) atau asam deoksiribonukleat dan

RNA (ribonucleic acid )atau asam ribonukleat. Baik DNA maupun RNA berupa anion dan

pada umumnya terikat oleh protein dan bersifat basa. Misalnya DNA dalam inti sel terikat

pada histon. Senyawa gabungan antara protein dan asam nukleat disebutnucleoprotein.

Molekul asam nukleat merupakan polimer seperti protein tetapi unit penyusunnya adalahnuk

leotida . ATP adalah salah satu contoh nukleotida asam nukleat bebas yang berperan sebagai

pembawa energi. (Hartati, N.S., dan Titik, K.P. 2003).

Asam nukleat (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah makromolekul biokimia yang

kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung

informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA)

and Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada

virus.Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus)

sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida.

Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin

atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan

oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam

deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan

pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenin, sitosin, dan guanin dapat

ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timin dapat ditemukan hanya pada DNA dan

urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.Pemahaman dari asam nukleat sangat bermanfaat

dalam mendasari pemahaman biokimia terutama dalam hal genetika. Asam nukleat tersusun

dari lebih dari satu nukleotida. Nukleotida merupakan ikatan ester antara nekleosida dengan

fosfat.Sedangkan nukleosida sendiri merupakan ikatan beta-N-glikosidik, dimana purin dan

pirimidin memiliki ikatan gula dengan nitrogen. Dengan kata lain nukleosida merupakan

nukleotida yang tidak terphosporilasi (tidak berikatan dengan phosphat).

Secara awam, nukleosida merupakan ikatan antara gula dan basa nitrogen.

Pada ADP maupun ATP phospat saling berikatan dengan ikatan anhidrid asam.Gula terbagi

menjadi dua tipe yaitu ribonukloesida dan dioksi ribonukleosida. Pada ribonukleosida, ikatan

nitrogen terjadi di D-ribosa, sedangkan pada dioksiribonukleosida, ikatan N terjadi di 2-

deoksi-D-ribosa.Basa nitrogen dalam asam nukleat terdiri dari macam yaitu basa purin dan

basa pirimidin. Basa purin memiliki adenin dan guanin. Sedangkan basa pirimidin memiliki

sitosin, timin (pada DNA), dan Urasil (pada RNA).Asam nukleat merupakan polimer besar

dengan ukuran yang bervariasi antara 25.000 /1.000.000 s/d 1 milyar. Asam nukleat baik

DNA maupun RNA tersusun dari monomer nukleotida . Nukleotida tersusun dari gugus

fosfat, basa nitrogen dan gula pentosa. Basa nitrogen berasal dari kolompok purin dan

pirimidin.Purin utama asam nukleat adalahadenin dangua nin, sedangkanpirimidinn ya adalah

sitosin, timin danuras il. Nukleotida merupakan nukleosida yang gugus gula pada posisi 5’-

nya mengikat asam fosfat (gugus fosfat) dengan ikatan ester. Nukleosida terdiri atas pentosa (

deoksiribosa atau ribosa) yang mengikat suatu basa (derivat purin atau pirimidin).

(Purnawarman, T. 2000).

Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) senyawa yang merupakan

bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok

(central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa

DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.Struktur dasar RNA

mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap

nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen

(basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu

nukleotida dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain.Perbedaan RNA dengan DNA

terletak pada satu gugus hidroksil tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan

ribosa). Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti

dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil

untuk suatu nukleotida.Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda

sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya. (Sibald, I.R. 1979).

BAB IIIPEMBAHASAN

Pengertian dan Definisi Asam Nukleat

Asam nukleat adalah senyawa kimia yang terdapat di dalam inti sel (Nukleus). Asam

nukleat merupakan suatu polimer nukleotida yg berperanan dlm penyimpanan serta

pemindahan informasi genetik yang berhubungan dengan pewarisan sifat turunan. Fungsi

asam nukleat adalah sebagai pembawa informasi genetik yang mengatur pemunculan sifat

suatu makhluk hidup.  Asam nukleat ditemukan di segala jenis sel makhluk hidup. Disamping

sebagai penyimpan informasi genetik, asam nukleat juga berperan dalam peyampai pesan

kedua, serta pembentuk molekul dasar dalam pembentukan adenosin trifosfat.

Asam nukleat merupakan polimer besar dengan ukuran yangbervariasi antara

25.000 /1.000.000 s/d 1 milyar. Asam nukleat baikDNA maupun RNA tersusun dari

monomer nukleotida . Nukleotidatersusun dari gugus fosfat, basa nitrogen dan gula pentosa.

Basanitrogen berasal dari kolompok purin dan pirimidin. Purin utamaasam nukleat adalah

adenin dan guanin , sedangkan pirimidinnya adalah sitosin, timin dan urasil.

Di alam, asam nukleat di temukan dalam 2 bentuk, yaitu:

Asam deoksiribosa nukleat (DNA)

Asam ribosa nukleat (RNA)

Kedua jenis asam nukleat di atas merupakan polimer linier, tidak bercabang dan

tersusun dari unit- unit struktural yang disebut nukleotida. Karena itu asam nukleat di sebut

juga sebagai polimer nukleotida (Polinukleotida). Nukleutida adalah molekul yang tersusun

dari gugus basa herosiklik, gula pentosa dan gugus fosfat. Asam Nukleat terdapat dalam

semua sel dan mempunyai peranan yang sangat penting dalam biosintesis protein. Senyawa

gabungan antara asam nukleat dengan protein ini disebut nukleoprotein. Molekul asam

nukleat merupakan suatu polimer seperti protein, tetapi yang menjadi monomer bukan asam

amino, melainkan nukleotida.

Setiap nukleotida yang menjadi penyusun asam nukleat terdiri dari tiga komponen,

yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik yang berupa purin dan pirimidin, sebuah gula pentosa,

dan sebuah gugus fosfat. Kedua jenis asam nukleat yang tersebut diatas, yaitu DNA dan RNA

dibedakan oleh jenis gula, jenis basa nitrogen dan bentuk molekulnya. Pada DNA, gula

pentosa yang menjadi penyusunnya adalah deoksiribosa yaitu gula ribosa yang kehilangan

atom oksigen pada atom C nomor 2. Sedangkan pada RNA, gula pentosa yang menjadi

penyusunnya adalah gula Ribosa. Selain itu, basa nitrogen yang menjadi penyusun kedua

jenis asam nukleat tersebut juga berbeda. Pada DNA, basa nitrogen penyusunnya terdiri

dariadenin, sitosin, guanin dan timin. Sementara pada RNA, basa nitrogen timin di gantikan

oleh urasil sehingga menjadi adenin, sitosin, guanin dan urasil. Perbedaan DNA dan RNA

juga ada pada bentuk milekulnya. DNA merupakan molekul double helix (untai ganda)

sendangkan RNA merupakan untai tunggal (single stranded)

Komponen dan Struktur Asam Nukleat

1. Gula ribosa

Gula dalam asam nukleat adalah jenis gula aldopentosa yakni Ribosa, bisa dilihat

struktur pada gambar. struktur Hawort (siklik)nya menunjukkan posisi beta-Furanosa (beta

untuk posisi OH yang diatas, Furanosa untuk siklik dari 5 atom karbon) untuk C2 nya,

disinilah letak perbedaan dari tiap jenis asam nukleat (DNA & RNA).

2. Basa Nitrogen

Basa Purin berasal dari senyawa heterosiklik yang terdiri dari 2 gabungan siklik

(namanya bisiklik). sedangkan Pirimidin juga termasuk dalam snyawa heterosiklik, namun

pirimidin ini berasal dari turunan Piridin yang ditambahkan 1 atom N. Purin memiliki turunan

yakni adenin dan guanin yang berbeda dari strukurnya, begitu juga pirimidin yang terdiri dari

timin, uracil, dan sitosi.

Masing-masing basa purin dan pirimidin akan saling berpasangan, seperti adenin akan

selalu berpasangan dengan timin pada DNA dan dengan Uracil pada RNA. sedangkan guanin

dengan sitosin baik di DNA maupun RNA.

3. Gugus fosfat

Pada keadaan netral, posfat akan sangat mudah melepaskan protonnya. makin mudah

melepaskan protonnya, semakin asam. sehingga disebut juga sebagai anion asam kuat.

Fosfat berikatan dengan atom C5 nya, dan atom C3 dari nukleotida sebelumnya atau

sesudahnya, ini disebut sebagai ikatan fosfodiester, dimana ikatan ini menghubungkan

nukleotida 1 dengan lainnya. Nukleotida adalah unit molekul dari asam nukleat yang terdiri

dari fosfat, basa N, dan gula. nukleosida adalah unit molekul as. nukleat yang terdiri dari gula

dan basa N saja. untuk Basa N, pada Purin akan berikatan pada atom N9 dengan atom C1 dari

gula. sedangkan Pirimidin berikana pada N1 nya dengan atom C1 pada gula dengan

membentuk ikatan N-glikosida (nukleosida).

Pasangan adenin timin hanya 2 rangkap ikatan hidrogen, karena pada strukturnya

tidak memungkinkan untuk membentuk 3 rangkap seperti pasangan guanin sitosin. dilihat

dari jaraknya antara O dan H pada pasangan adenin timin sangat jauh sehingga tidak

memungkinkan adanya interaksi.

Perbedaan DNA dan RNA

Struktur Asam Deoksiribonukleat (DNA)

DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama, yaitu gugus fosfat,

gula deoksiribosa, dan basa nitrogen. Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga

komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.

Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 Å.

Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang

terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta

nukleotida. Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-

seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua

gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga

pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama

DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.DNA terdiri atas dua untai

yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai

nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini

disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur

utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua

untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat

pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenin

(dilambangkan A), sitosin (C, dari cytosine), guanin (G), dan timin (T). Adenin berikatan

hidrogen dengan timin, sedangkan guanin berikatan dengan sitosin.

Struktur Tangga Berpilin (Double Helix) DNA

Dua orang ilmuwan, J.D.Watson dan F.H.C.Crick, mengajukan model struktur

molekul DNA yang hingga kini sangat diyakini kebenarannya dan dijadikan dasar dalam

berbagai teknik yang berkaitan dengan manipulasi DNA. Model tersebut dikenal sebagai

tangga berplilin (double helix). Secara alami DNA pada umumnya mempunyai struktur

molekul tangga berpilin ini.Model tangga berpilin menggambarkan struktur molekul DNA

sebagai dua rantai polinukleotida yang saling memilin membentuk spiral dengan arah pilinan

ke kanan. Fosfat dan gula pada masing-masing rantai menghadap ke arah luar sumbu pilinan,

sedangkan basa N menghadap ke arah dalam sumbu pilinan dengan susunan yang sangat khas

sebagai pasangan – pasangan basa antara kedua rantai. Dalam hal ini, basa A pada satu rantai

akan berpasangan dengan basa T pada rantai lainnya, sedangkan basa G berpasangan dengan

basa C. Pasangan-pasangan basa ini dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang lemah

(nonkovalen). Basa A dan T dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap dua, sedangkan basa

G dan C dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap tiga. Adanya ikatan hidrogen tersebut

menjadikan kedua rantai polinukleotida terikat satu sama lain dan saling komplementer.

Artinya, begitu sekuens basa pada salah satu rantai diketahui, maka sekuens pada rantai yang

lainnya dapat ditentukan.Oleh karena basa bisiklik selalu berpasangan dengan basa

monosiklik, maka jarak antara kedua rantai polinukleotida di sepanjang molekul DNA akan

selalu tetap. Dengan perkataan lain, kedua rantai tersebut sejajar. Akan tetapi, jika rantai yang

satu dibaca dari arah 5’ ke 3’, maka rantai pasangannya dibaca dari arah 3’ ke 5’. Jadi, kedua

rantai tersebut sejajar tetapi berlawanan arah .Asam ini adalah polimer yang terdiri atas

molekul-molekul deoksiribonukleotida yang terikat satu sama lain sehingga membentuk

rantai polinukleotida yang panjang. Molekul DNA yang panjang ini terbentuk oleh ikatan

antara atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekul deoksiribosa dengan

perantaraan gugus fosfat.

1. Secara kimia DNA mengandung karakteri/sifat sebagai berikut:

Memiliki gugus gula deoksiribosa.

2. Basa nitrogennya guanin (G), sitosin (C), timin (T) dan

adenin (A)

3. Memiliki rantai heliks ganda anti paralel.

4. Kandungan basa nitrogen antara kedua rantai sama banyak dan berpasangan spesifik satu

dengan lain. Guanin selalu berpasangan dengan sitosin ( G –C), dan adenin berpasangan

dengan timin (A – T), sehingga jumlah guanin selalu sama dengan jumlah sitosin.

Demikian pula adenin dan timin. (Soewandi, B. 1974).

Struktur Asam Ribonukleat (RNA)

Asam ribonukleat adalah suatu polimer yang terdiri atas

molekul-molekul ribonukleotida. Seperti DNA asam ribonukleat terbentuk oleh adanya ikatan

antara atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekul ribosa dengan perantaraan

gugus fosfat. Rumus strukturnya sama dengan gambar 10.2 tetapi gulanya adalah ribosa

( atom C nomor 2 mengikat gugus OH). RNA memiliki sifat spesifik yang berbeda dengan

sifat kimia DNA, yakni dalam hal:

1. Gula pentosanya adalah ribosa.

2. RNA memiliki ribonukleotida guanin(G), sitosin (C), adenin (A) dan Urasil (U)

pengganti Timin pada DNA.

3. Untai fosfodiesternya adalah untai tunggal yang bisa melipat membentuk jepit rambut

seperti untai ganda.Beda dengan DNA bentuk molekulnya heliks ganda.

4. Prosentasi kandungan bas tidak harus sama, pasangan adenin tidak harus sama dengan

urasil, dan sitosin tidak harus sama dengan guanin

Ada tiga jenis RNA yaitu tRNA (transfer RNA), mRNA ( messenger RNA ) dan

rRNA (ribosomal RNA). Ketiga macam RNA ini mempunyai fungsi yang berbeda-beda,

tetapi ketiganya secara bersama-sama mempunyai peranan penting dalam sintesis protein.

Struktur asam nukleat dapat dilihat/tertulis dalam bentuk struktur primer, sekunder, dan

tersier. Struktur primer terbentuk bila gugus fosfat satu nukleotida berikatan ester dengan

gugus hidroksil nukleotida lain melalui ikatan kovalen. Penggabungan berbagai nukleotida

ini membentuk rantai rantai panjang (polinukleotida).

Dua ciri penting semua polinukleotida adalah:

1. Ikatan fosfodiester polinukleotida antara unit-unit monomer selalu antara karbon 3’ dari

satu monomer dan karbon 5’ dari yang berikutnya. Jadi 2 ujung DNA dari rantai

polinukleotida linear tersebut akan berlawanan. Satu ujung secara normal akan

melakukan reaksi dengan fosfat 5’ dan yang lain bereaksi dengan gugus hidroksil

2. Rantai polinukleotida mempunyai kekhasan, ditentukan

melalui urutan basanya. (Waskito, W.M. 1983).

Struktur sekunder DNA

Struktur sekunder DNA ditemukan oleh James D. Watson dan F.H.C Crick (1953).

Mereka menyusun pola difraksi sinar X yang menunjukkan model polideoksiribonukleotida

berbentuk heliks ganda. Struktur sekunder RNA adalah kumparan acak tunggal dan beberapa

bagian berbentuk heliks yang menunjukkan pasangan basa. Struktur sekunder RNA

bermacam-macam sesuai jenis RNA- nya. Jenis mRNA dapat berbentuk heliks, tRNA

berbentuk daun semanggi dan rRNA berbentuk acak. Banyak DNA secara alami mempunyai

struktur tersier. Salah satu contohnya adalah struktur sirkular yang dapat berbentuk acak

(berlilitan) dan sirkular terbuka. Pelilitan merupakan struktur DNA yang tertutup secara

kovalen karena untai polinukleotidanya tetap utuh. Struktur ini tidak mempunyai ujung 5’

atau 3’ bebas. Jika salah satu untai polinukleotida putus, maka heliks ganda akan kembali

kebentuk normalnya sebagai sirkulasi terbuka. Contoh DNA tersier adalah DNA virus ST-40,

DNA plasmid bakteri, dan lain-lain. Struktur DNA ini mempunyai sifat sangat khas dan

bermanfaat untuk rekayasa gen. (Kasryno, F. 1995).

Replikasi DNA

Molekul DNA merupakan rantai polinukleotida yang mempunyai beberapa jenis basa

purin dan pirimidin, dan berbentuk heliks ganda. Antara rantai satu dengan pasangannya

dalam heliks ganda terdapat ikatan hidrogen. Molekul DNA yang berbentuk heliks ganda ini

mempunyai sifat dapat membelah diri dan masing-masing rantai polinukleotida mampu

membentuk rantai baru yang merupakan pasangannya. Terjadinya heliks ganda yang baru dan

proses terbentuknya molekul DNA baru ini disebutreplikasi.

Proses pembentukan DNA (penggandaan) membutuhkan komponen-komponen sebagai

berikut.

1. DNA polimerase (enzim yang mengkatalisis perpanjangan rantai nukleotida satu dengan

yang lainnya)

2. Deoksiribonukleosida trifosfat (dATP, dTTP, dGTP, dCTP = monomer penyusun rantai

polinukleotida)

3. Protein pembentang dan 20 protein enzim lainnya atau sistem replikasi DNA atau

replisoma (fungsi kompleks)

4. DNA ligase (menyambung fragmen-fragmen hasil polimerasasi).

5. DNA cetakan (DNA induk untuk sintesis DNA baru

6. DNA primer (DNA pengawal untuk sintesis DNA baru)

Sintesis ini tejadi secara semi konservatif karena hanya satu untaian induk DNA

dipertahankan pada tiap DNA keturunan. Dengan demikian bila satu molekul DNA

dengan dua rantai antiparalel bereplikasi, mula-mula akan menghasilkan dua rantai DNA

baru. Kemudian 4 rantai DNA (yaitu 2 rantai DNA asli ditambah 2 rantai DNA yang

terbentuk) yang ada bereplikasi lagi menjadi 8 rantai DNA, delapan ini bereplikasi

menjadi 16 dan seterusnya. Reaksi polimerasasi (perpanjangan rantai nukleotida)

mengikuti arah 5’ ke arah 3’. (Rondof, P and F. Lancon. 1991).

Tahap-tahap reaksi sintesis DNA :

1. Tahap pembukaan DNA untai ganda superkoil

2. Sintesis oligonukleotida primer

3. Pemanjangan rantai DNA arah 5’— 3’, pelepasan primer dan

4. Penyambungan fragmen DNA dan membentukan ikatan

fosfodiester

Proses tahap awal pembukaan DNA dikatalisis oleh 3 jenis enzim yaitu

1. Enzimhelika s e (atau DNA- unwinding enzyme) yang mengkatalisis pembukaan bagian

DNA yang kedua untainya terpisah (garpu replikasi).

2. Enzimhelik s -des ta bilizin g protein atau single-strandedDNA-binding protein yang

berfungsi menjaga basa- basa pada untai tunggal agar tidak berpasangan dengan lain, dan

3. Enzim DNAgira se mengkatalisis pembukaan heliks ganda sebelum proses replikasi

dimulai. Ketiga enzim ini bekerja sama membentuk DNA untai tunggal.

Tahap selanjutnya menggunakan enzim RNA polimerase spesifik atau dikenal enzim

primase atau dnaG dan protein dnaB. Pembentukan oligonukleotida primer dilakukan pada

daerah spesifik DNA sebagai tempat awal replikasi. RNA polimerase spesifik ini berbeda

dengan RNA polimerase untuk sintesis RNA, karena enzim ini bersifat nukleofilik dalam

pembentukan ikatan fosfodiester dari rantai DNA yang tidak berpasangan. dnaB berfungsi

mengikat DNA untai tunggal pada sisi awal replikasi kemudian dnaG membentuk

oligonukleotida primer. Tahap berikut menggunkan katalis DNA polimerase III dan DNA

polimerase I serta DNA ligase. Proses penumbuhan rantai terjadi dengan penambahan

deoksiribonukleotida pada gugus 3’-OH ujung rantai primer (pertumbuhan 5’ → 3’). Karena

kedua rantai DNA bersifat anti paralel satu terhadap lainnya (5’ → 3’, dan 3’ → 5’) maka

replikasi semikonservatif yang terjadi juga berbeda. Pada satu rantai replikasinya bersifat

kontinyu dan menghasilkan untai penuntun (leading strand). Sedangkan untai yang lain

repilikasinya bersifat diskontinyu dan menghasilkan untai potongan atau disebut jugafragmen

Okazaki. Sehingga pada tahap ini dihasilkan satu untai utuh DNA anak mengikuti DNA

induk dan satu untai lagi fragmen berupa DNA anak. Fragmen DNA anak ini kemudian

dirangkaikan menjadi satu untai utuh oleh enzim DNA ligase sehingga akhirnya satu DNA

double heliks menghasilkan 2 DNA anak helik ganda dan seterusnya.Penyambungan fragmen

okazaki merupakan pembentukan ikatan fosfodisester antara gugus 3’-OH residu nukleosida

dan fosfat residu yang berdekatan. Proses dengan katalisis DNA ligase ini pada E. Coli

membutukan kofaktor NAD dan pada eukariotik menggunakan kofaktor ATP. (Rusastra,

I.W.R.1992).

Proses Transkripsi RNA

Proses transkripsi adalah pembentukan molekul RNA sesuai pesan yang diberikan

oleh DNA. Pada tahap ini informasi genetik diberikan kepada molekul RNA yang terbentuk

selaku perantara dalam sintesis protein. Proses transkripsi membutuhkan rantai DNA tunggal

sebagai cetakan, RNA polimerase untuk pemanjangan rantai RNA, keempat ribonukleosida

5’-trifosfat ( ATP, GTP, UTP, dan CTP), serta berbagai enzim kompleks. Dalam proses ini

terbentuk berbagai jenis RNA dari gen DNA yang transkripsi. Gen adalah bagian tertentu dari

DNA yang menyandi satu polipeptida (protein) tertentu. Proses ini menyerupai replikasi

DNA namun ada perbedaan prinsip antara keduannya. (suharsisni, A.1993).

Pada sintesis DNA seluruh urutan nukleotida DNA digandakan seperti DNA induk. Pada

transkripsi tidak semua DNA ditraksripsi menjadi RNA, hanya gen atau kolompok gen yang

ditranskripsi. Reaksi polimerisasi RNA berlangsung mengikuti arah ribonukleosida trifosfat

keribonukleosida 3’-fosfat. Produk yang terbentuk pada proses ini adalah RNA yang

komplemen dengan salah satu rantai DNA dupleks yang menjadi cetakan. Semua produk

RNA –nya dalam berbagai jenis dan beruntai tunggal. Garis besar tahapan proses sintesis

RNA. Tahap pertama : Enzim polimerase mengikat urutan basa spesifik atau urutan tanda

permulaan DNA yaitu rangkaian 10 nukleotida yang kaya pirimidin. Pengikatan ini

menyebabkan terbukanya heliks ganda DNA dengan panjang tertentu (inisiasi). RNA

polimerase pada bakteri menghasilkan ketiga jenis RNA. Sementara pada sel mamalia

memerlukan RNA polimerase berbeda-beda untk mensintesis ketiga jenis RNA. Tahap

kedua: RNA polimerase mengkatalisis pemanjangan (elongasi) ikatan fosfodiester antara

ribonukleosida trifosfat dan ujung 3- fosfat melalui cara seperti DNA polimerase I. Proses

pemanjangan ini disertai dengan hidrolisis pirofoffat untuk membantu menyediakan gaya

pendorong untuk reaksi tersebut. Substrat reaksi RNA polimerase adalah ATP, GTP, UTP,

dan CTP sesuai dengan komplemennya pada urutan DNA. Tahap ketiga: Komplemen DNA-

RNA (hibrid) yang dihasilkan membuka dengan melepaskan RNA yang terbentuk, diikuti

hibridisasi ulang rantai DNA membentuk untai DNA ganda. Pada ujung gen, terdapat urutan

penghenti (terminasi). yang menyebabkan proses transkripsi berhenti. Keadaan ini diikuti

dengan pelepasan RNA polimerase dari DNA. Tahap keempat: Adalah tahap akhir dimana

terjadi perubahan secara kimia RNA yang terbentuk. (Sayuti, R.2002).

Biasanya setelah proses pembentukan RNA, terjadi proses lanjutan untuk membuat RNA

menjadi aktif. rRNA dan tRNA dibuat dalam bentuk prekusor yang lebih panjang, kemudian

dimodifikasi dan dipecah untuk menghasilkan berbagai produk akhir. Demikian juga mRNA.

Pada sel hewan yang terinfeksi virus dapat terjadi transkripsi balik yaitu polimerisasi DNA

dari RNA. (Subagio, A.2002).

Dalam proses biosintesis protein molekul DNA berperan sebagai cetakan bagi

terbentuknya RNA, sedangkan molekul RNA kemudian mengarahkan urutan asam amino

dalam pembentukan molekul protein yang berlangsung dalam ribosom. Untuk memahami

lebih lanjut fungsi RNA dalam sintesis protein, berikut akan dibahas tiga jenis RNA yaitu

rRNA ( ribosomal RNA), mRNA (messenger RNA) dan tRNA (transfer RNA). rRNA

bersama dengan protein merupakan komponen yang membentuk ribosom dalam sel.

Walaupun rRNA ini merupakan komponen utama ribosom, namun perananya dlam sintesis

protein yang berlangsung diribosom belum diketahui. rRNA ini merupakan RNA yang paling

banyak ( ± 80%) dibandingkan dua jenis RNA yang lain dari keselurahan RNA. mRNA

diproduksi dalam inti sel dan merupakan RNA paling

sedikit junlahnya (± 5%) dari keseluruhan RNA dalam sel.

Pembentukan mRNA dalam inti sel menggunakan DNA sebagai molekul cetakan dan

susunan basa pada mRNA merupakan komplemen salah satu rantai molekul DNA. Dengan

demikian urutan basa purin dan pirimidin pada mRNA serupa dengan uruten purin dan

pirimidin salah satu rantai molekul DNA, dengan perbedaan basa timin diganti urasil. mRNA

yang terbentuk dalam inti sel kemudian keluar dari inti sel dan masuk kesitoplasma dan

terikat pada ribosom.

Kode genetika yang berupa urutan basa pada molekul DNA, disalin pada urutan basa

nukleotida molekul mRNA. Tiap tiga buah basa yang berurutan (triplet) disebutk odon.

Sebagai contoh AUG adalah kodon yang terbentuk dari kombinasi adenin-urasil-guanin,GCU

adalah kodon yang terbentuk dari kombinasi guanin-sitosin- urasil. Oleh karena basa pada

RNA ada empat buah yaitu A,U,C,G, maka akan terdapat 43 kombinasi atau 64 buah kodon.

Mengingat jumlah asam amino hanya 20 buah, maka tidak setiap kodon disediakan bagi satu

macam asam amino. Umumnya beberapa jenis kodon disediakan bagi satu macam asam

amino. Hanya triptopan dan metionin yang mempunyai satu jenis kodon yaitu UGG untuk

triptofan dan AUG untuk metionin. (Rusastra, I.W.R.1992).

Secara umum biosintesis protein terjadi dalam lima tahap utama:

1. Aktivasi asam amino

2. Inisiasi rantai polipeptida

3. Pemanjangan (elongasi) rantai polipeptida

4. Terminasi (penghentian) dan pembebasan rantai polipeptida

5. pelipatan dan pengolahan (deformilmetionilasi)

Aktivasi asam amino merupakan proses perubahan asam amino menjadi amino asil –

tRNA dengan bantuan ATP. Artinya proses biosintesis protein tiap molekul tRNA membawa

satu molekul asam amino masuk kedalam ribosom. Pada sel eukariot tahap aktivasi terjadi di

sitosol (cairan sitoplasma). Pembentukan ikatan asam amino dengan tRNA berlangsung

dengan bantuan enzim amino asil sintetase dan ATP melalui 2 tahap reaksi .

Tahap pertama asam amino dengan enzim dan AMP

membentuk kompleks aminoasil-AMP-enzim.

Kedua, terjadi reaksi antara kompleks aminoasil-AMP-enzim dengan tRNA. Pada reaksi

ini terbentuk kompleks tRNA-asam amino, sedangkan AMP dan enzim sintetase

dilepaskan kembali.

Di dalam ribosom terdapat sebagian dari rantai nukleotida mRNA yang telah siap

menerima tRNA yang membawa asam amino. Tiap molekul aminoasil-tRNA masuk ke

dalam ribosom secara berurutan, membentuk pasangan kodon dan anti kodon yang sesuai.

Untuk memulai biosintesis protein, tRNA yang mempunyai antikodon UAC mengikat formil-

metionin dan masuk ke dalam ribosom menempati bagian dari mRNA yang mempunyai

kodon AUG. Formil metionin ini terbentuk setelah tRNA berikatan dengan metionin,

kemudian berikutnya dengan formil FH2 dengan bantuan enzim formilase

Selanjutnya tRNA kedua yang telah mengikat asam amino, misalnya tRNA-metionin,

masuk kedlam ribosom dan menempati kodon AUG berikutnya. Dengan cara ini formil

metionin yang menjadi asam amino awal membentuk ikatan peptida dengan metionin.

Setelah terjadi ikatan peptida, maka tRNA yang pertama dilepaskan dan keluar dari ribosom.

Oleh karena dalam ribosom hanya dapat ditempati oleh 2 tRNA, maka tRNA ketiga masuk

setelah tRNA yang pertama keluar dari ribosom. Misalnya tRNA yang ketiga ialah tRNA

yang mempunyai anti-kodon CAC dan berpasangan dengan kodon ketiga pada mRNA yaitu

GUG. tRNA ketiga ini mengikat valin dan dengan masuknya tRNA-valin ke dalam ribosom,

maka terjadi ikatan antara metionin –valin. Proses pembentukan ikatan peptida ini

berlangsung terus sesuai dengan kode genetika yang terdapat pada molekul mRNA. Reaksi

pembentukan ikatan peptida antara molekul asam-asam amino ini dapat berlangsung karena

ikut sertanya guanosintrifosfat (GTP) yang berubah menjadi guanosindifosfat (GDP), dengan

melepaskan satu gugus fosfat dan energi

Proses biosintesis protein akan berhenti apabila pada mRNA terdapat kodon UAA,

UAG atau UGA, karena dalam sel normal tidak terdapat tRNA yang mempunyai antikodon

komplementer terhadap ketiga kodon tersebut. Ketiga kodon ini merupakan tanda berhenti

(stop) pada proses pembentikan ikatan peptida. Sebagai ganti tRNA, ada 2 jenis protein yang

dapat mengikat ketiga jenis kodon tersebut. Protein ini berlaku sebagai sebagai faktor-faktor

pelepas (releasing factor = RF), ikatan asam amino terakhir dengan tRNA. Kedua jenis

protein ini diberi tanda RF1 dan RF2. RF1 dapat mengadakan ikatan dengan kodon UAA dan

UAG, sedangkan RF2 dengan UAA dan UGA. Terbentuknya ikatan kedua protein tersebut

dengan mRNA dapat mengaktifkan enzim transferase peptidil, sehingga enzim ini dapat

bekerja sebagai katalis dalam reaksi hidrolisis yang mengakibatkan terlepasnya asam amino

terakhir dari molekul tRNA.

Setelah tahap terminasi, dilanjutkan dengan tahap pelipatan dan pengolahan yang

bertujuan untuk memperoleh sifat aktif dari polipeptida (protein) yang terbentuk.

Terbentuknya ikatan kedua protein tersebut dengan mRNA dapat mengaktifkan enzim

transferase peptidil, sehingga enzim ini dapat bekerja sebagai katalis dalam reaksi hidrolisis

yang mengakibatkan terlepasnya asam amino terakhir dari molekul tRNA (Suryana, A.1997).

Fungsi DNA sebagai Materi Genetik

DNA sebagai materi genetik pada sebagian besar organisme harus dapat menjalankan

tiga macam fungsi pokok berikut ini.DNA harus mampu menyimpan informasi genetik dan

dengan tepat dapat meneruskan informasi tersebut dari tetua kepada keturunannya, dari

generasi ke generasi. DNA harus mengatur perkembangan fenotipe organisme. Artinya,

materi genetik harus mengarahkan pertumbuhan dan diferensiasi organisme mulai dari zigot

hingga individu dewasa. DNA sewaktu-waktu harus dapat mengalami perubahan sehingga

organisme yang bersangkutan akan mampu beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang

berubah. Tanpa perubahan semacam ini, evolusi tidak akan pernah berlangsung. Fungsi ini

merupakan fungsi evolusioner, yang dilaksanakan melalui peristiwa mutasi (Tahlim

Sudaryanto.2001).

Prinsip Dasar Transkripsi

Telah dijelaskan sebelumnya fungsi dasar kedua yang harus dijalankan oleh DNA

sebagai materi genetik adalah fungsi fenotipik. Artinya, DNA harus mampu mengatur

pertumbuhan dan diferensiasi individu organisme sehingga dihasilkan suatu fenotipe tertentu.

Fungsi ini dilaksanakan melalui ekspresi gen, yang tahap pertamanya adalah proses

transkripsi, yaitu perubahan urutan basa molekul DNA menjadi urutan basa molekul RNA.

Dengan perkataan lain, transkripsi merupakan proses sintesis RNA menggunakan salah satu

untai molekul DNA sebagai cetakan (templat)nya.Transkripsi mempunyai ciri-ciri kimiawi

yang serupa dengan sintesis/replikasi DNA, yaitu: Adanya sumber basa nitrogen berupa

nukleosida trifosfat. Bedanya dengan sumber basa untuk sintesis DNA hanyalah pada

molekul gula pentosanya yang tidak berupa deoksiribosa tetapi ribosa dan tidak adanya basa

timin tetapi digantikan oleh urasil. Jadi, keempat nukleosida trifosfat yang diperlukan adalah

adenosin trifosfat (ATP), guanosin trifosfat (GTP), sitidin trifosfat (CTP), dan uridin trifosfat

(UTP).Adanya untai molekul DNA sebagai cetakan. Dalam hal ini hanya salah satu di antara

kedua untai DNA yang akan berfungsi sebagai cetakan bagi sintesis molekul RNA. Untai

DNA ini mempunyai urutan basa yang komplementer dengan urutan basa RNA hasil

transkripsinya, dan disebut sebagai pita antisens. Sementara itu, untai DNA pasangannya,

yang mempunyai urutan basa sama dengan urutan basa RNA, disebut sebagai pita sens.

Meskipun demikian, sebenarnya transkripsi pada umumnya tidak terjadi pada urutan basa di

sepanjang salah satu untai DNA. Jadi, bisa saja urutan basa yang ditranskripsi terdapat

berselang-seling di antara kedua untai DNA. Sintesis berlangsung dengan arah 5’→ 3’ seperti

halnya arah sintesis DNA.Gugus 3’- OH pada suatu nukleotida bereaksi dengan gugus 5’-

trifosfat pada nukleotida berikutnya menghasilkan ikatan fosofodiester dengan membebaskan

dua atom pirofosfat anorganik (PPi). Reaksi ini jelas sama dengan reaksi polimerisasi DNA.

Hanya saja enzim yang bekerja bukannya DNA polimerase, melainkan RNA polimerase.

Perbedaan yang sangat nyata di antara kedua enzim ini terletak pada kemampuan enzim RNA

polimerase untuk melakukan inisiasi sintesis RNA tanpa adanya molekul primer.

Secara garis besar transkripsi berlangsung dalam empat tahap, yaitu pengenalan promoter,

inisiasi, elongasi, dan teminasi. (Apriyanto, A.1989).

Tipe RNA

RNA hadir di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan genetik, RNA

berwujud sepasang pita (Inggris double-stranded RNA, dsRNA). Genetika molekular klasik

mengajarkan adanya tiga tipe RNA yang terlibat dalam proses sintesis protein:

RNA-kurir (bahasa Inggris: messenger-RNA, mRNA),

RNA-ribosom (bahasa Inggris: ribosomal-RNA, rRNA),

RNA-transfer (bahasa Inggris: transfer-RNA, tRNA).

Struktur mRNA dikatakan sebagai struktur primer, sedangkan struktur tRNA dan

rRNA dikatakan sebagai struktur sekunder. Perbedaan di antara ketiga struktur molekul RNA

tersebut berkaitan dengan perbedaan fungsinya masing-masing. Pada akhir abad ke-20 dan

awal abad ke-21 diketahui bahwa RNA hadir dalam berbagai macam bentuk dan terlibat

dalam proses pascatranslasi. Dalam pengaturan ekspresi genetik orang sekarang mengenal

RNA-mikro (miRNA) yang terlibat dalam “peredaman gen” atau gene silencing dan small-

interfering RNA (siRNA) yang terlibat dalam proses pertahanan terhadap serangan virus

(Desrosier, N.1988).

Fungsi RNA

Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi

sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika

virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang

kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru.Namun demikian,

peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam

proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini,

RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi.

Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk ‘triplet’, tiga urutan basa N, yang dikenal dengan

nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti),

monomer yang menyusun protein. Lihat ekspresi genetik untuk keterangan lebih

lanjut.Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori

‘dunia RNA’, yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan

genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA. (Ellasson, A.C.1993).

Tidak seperti DNA, molekul RNA pada umumnya berupa untai tunggal sehingga

tidak memiliki struktur tangga berpilin. Namun, modifikasi struktur juga terjadi akibat

terbentuknya ikatan hidrogen di dalam untai tunggal itu sendiri (intramolekuler). Dengan

adanya modifikasi struktur molekul RNA, kita mengenal tiga macam RNA, yaitu RNA duta

atau messenger RNA (mRNA), RNA pemindah atau transfer RNA (tRNA), dan RNA

ribosomal (rRNA). Struktur mRNA dikatakan sebagai struktur primer, sedangkan struktur

tRNA dan rRNA dikatakan sebagai struktur sekunder. Perbedaan di antara ketiga struktur

molekul RNA tersebut berkaitan dengan perbedaan fungsinya masing-masing. (Kilara,

A.1994).

BAB IVPENUTUP

1. Kesimpulan

2. Saran

DAFTAR PUSTAKA

Prana TK, Hartati NS. 2003. Identifikasi sidik jari DNA Talas (Colocasia esculente L. Schott)

Indonesia dengan teknik RAPD (Random Amplified Polimorphic DNA): Skrining Primer

dan Optimalisasi Kondisi PCR. Jurnal Natur Indonesia 5(2):107─112.

Sibbald,I.R.1979.The Effect Of The Drying Prosedure On Drying Poultry Excreta.Poultry

sci.,58:1392-1394